(57)【要約】【課題】  記録媒体表面の微小な凹凸の影響を受けない高品質な定着ができ、低温定着が可能でウォームアップ時間が短くて済む転写定着装置を提供する。【解決手段】  転写定着装置１２自体が未定着トナー像Ｔの被転写機能を有するものである転写型転写定着装置として位置付けられるものにおいて、転写定着ローラ１３の硬さを微小な領域での硬さをミクロ的な特性値であるユニバーサル硬さによって記述し、転写定着ローラ１３の表層のユニバーサル硬さが圧接部の圧力とニップ時間に応じて１．８（Ｎ／ｍｍ２）以下の予め定めた値以下であるものを用いた【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体により形成した画像を未定着状態で担持する転写定着部材と加圧部材との間に記録媒体を挟んで加熱、加圧することによって前記転写定着部材が担持した未定着状態の前記画像を前記記録媒体上に定着させる転写定着装置において、
前記転写定着部材として、該転写定着部材の温度が定着時における前記加圧部材とのニップ部の温度である定着設定温度の時に、押し込み深さ２０μｍにおける該転写定着部材のユニバーサル硬さＨＵが圧接部の圧力とニップ時間に応じて１．８（Ｎ／ｍｍ２）以下の予め定めた値以下であるものを用いたことを特徴とする転写定着装置。
【請求項２】
請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．２〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は４０ｍｓ以上であり、前記ユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、
０．２＜  ＨＵ  ≦１．８（Ｎ／ｍｍ２）
という関係を満たすものであることを特徴とする転写定着装置。
【請求項３】
請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．２〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は４０ｍｓ以上であり、前記ユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、
０．２＜  ＨＵ  ≦１．１（Ｎ／ｍｍ２）
という関係を満たすものであることを特徴とする転写定着装置。
【請求項４】
請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．３５〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は２０ｍｓ以上であり、前記ユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、
０．２＜  ＨＵ  ≦１．１（Ｎ／ｍｍ２）
という関係を満たすものであることを特徴とする転写定着装置。
【請求項５】
請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．３５〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は２０ｍｓ以上であり、前記ユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、
０．２＜  ＨＵ  ≦０．６（Ｎ／ｍｍ２）
という関係を満たすものであることを特徴とする転写定着装置。
【請求項６】
請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．５〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は１０ｍｓ以上であり、該転写定着部材表面の微小押し込み深さにおけるユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、
０．２＜  ＨＵ  ≦０．６（Ｎ／ｍｍ２）
という関係を満たすものであることを特徴とする転写定着装置。
【請求項７】
請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．６〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は１０ｍｓ以上であり、該転写定着部材表面の微小押し込み深さにおけるユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、
０．２＜  ＨＵ  ≦０．６（Ｎ／ｍｍ２）
という関係を満たすものであることを特徴とする転写定着装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６、または７に記載の転写定着装置において、前記転写定着部材の前記未定着画像と接触する担持面に、前記未定着画像に対する剥離性を有する離型層を有し、該離型層の内側に弾性材料によって弾性層を形成したことを特徴とする転写定着装置。
【請求項９】
粉体により形成した画像を未定着状態で担持する転写定着部材と加圧部材との間に
記録媒体を挟んで加熱、加圧することによって前記転写定着部材が担持した未定着状態の
前記画像を前記記録媒体上に定着させる転写定着装置において、
前記転写定着部材の弾性層厚が２００〜１０００μｍ、ＪＩＳ−Ａゴム硬度ＨＳ５〜３０、離型層厚が１〜３０μｍであることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１０】
粉体により形成した画像を未定着状態で担持する転写定着部材と加圧部材との間に
記録媒体を挟んで加熱、加圧することによって前記転写定着部材が担持した未定着状態の
前記画像を前記記録媒体上に定着させる転写定着装置において、
前記転写定着部材の弾性層厚が２００〜１０００μｍ、ＪＩＳ−Ａゴム硬度ＨＳ５〜３０、離型層厚が１〜２０μｍであることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１１】
粉体により形成した画像を未定着状態で担持する転写定着部材と加圧部材との間に記録媒体を挟んで加熱、加圧することによって前記転写定着部材が担持した未定着状態の前記画像を前記記録媒体上に定着させる転写定着装置において、
前記転写定着部材の弾性層厚が２００〜１０００μｍ、ＪＩＳ−Ａゴム硬度ＨＳ５〜３０、離型層厚が１〜１０μｍであることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１２】
請求項６または７の転写定着装置において、前記転写定着部材の弾性層厚が２００〜１０００μｍ、ＪＩＳ−Ａゴム硬度Ｈｓ５〜３０、離型層厚が１〜３０μｍであることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１３】
請求項１２の転写定着装置において、前記弾性層を、２００℃の熱に耐え得る耐熱性を有する弾性材料で形成したことを特徴とする転写定着装置。
【請求項１４】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、または１３に記載の転写定着装置において、前記転写定着部材の加熱を、該転写定着部材の前記担持面とは逆側から行う加熱手段を備えることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１５】
請求項１４の転写定着装置において、前記弾性層の層厚が３００μｍ以下であることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１６】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、または１３に記載の転写定着装置において、前記転写定着部材の加熱を、該転写定着部材の前記担持面側から行う加熱手段を備えることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１７】
請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、または１６に記載の転写定着装置において、前記離型層が、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）のうち少なくとも一つを成分として含んでいることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１８】
請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、または１６に記載の転写定着装置において、前記離型層が、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を延伸したフィルムを融点以下の温度で圧縮し、該フィルムを巻回して熱融着させたチューブであり、押し込み深さ２０μｍにおけるユニバーサル硬度の差が０．１Ｎ／ｍｍ２以下であることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１９】
請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、または１６に記載の転写定着装置において、前記離型層の層厚が３０μｍ以下であることを特徴とする転写定着装置。
【請求項２０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、または１９に記載の転写定着装置において、前記画像を形成するために、少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有したトナーを用いることを特徴とする転写定着装置。
【請求項２１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、または１９に記載の転写定着装置において、前記画像を形成するために、少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有し、離型剤成分が樹脂中に島状に分散され、離型剤の平均分散粒径が０．１〜１．０μｍであるトナーを用いることを特徴とする転写定着装置。
【請求項２２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０または２１に記載の転写定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等を用いた複写機、プリンタ、ファクミリ等の乾式トナーを利用する画像形成装置に用いる定着装置に関する。詳細には、像担持体上のトナー像を記録媒体上に転写するとともに、その転写の際にトナー像を記録媒体上に定着する転写定着同時方式を採用した画像形成装置と、記録媒体上の未定着トナー像を加熱、加圧することによって記録媒体上に定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリ、プリンタ、さらには印刷機等の画像形成装置においては、紙やシート材等の記録媒体上に転写、担持させた未定着画像を加熱定着することによって複写物や記録物を得るようにしたものが多い。このような装置における画像の定着に際しては、未定着画像を担持しているシート材等の記録媒体を挟んで搬送しながら未定着画像を加熱し、それによって未定着画像中に含まれる現像剤、特にトナーの溶融軟化及びシート材への浸透を行わせることにより、シート材にトナーを定着させている。
【０００３】
しかし、このような画像形成方法においては、記録媒体である紙等の表面の凹凸のために、記録媒体と感光体ドラム等の像担持体とが完全に密着せず、両者の間に不均一なギャップが生じ、これに起因して転写電界が乱れたり、トナー同士のクーロン反発力を招いたりするため、形成される画像に乱れが生じることがあるという問題がある。
【０００４】
この問題に対して、中間転写体を用いて解決を図った技術、すなわち中間転写体の駆動ローラの内部に熱源を設け、中間転写体に加圧部材を圧接させてニップを形成する方式が提案してある（例えば特許文献１参照）。この技術は、トナーをニップ手前で加熱し、加熱したトナーをニップで記録媒体に定着させるものである。この方式は、中間転写体から記録媒体への２次転写を、静電気力ではなく定着の熱によって行う。そのため、前述した
ような画像品質の劣化が生じにくくなるという利点を有している。
【０００５】
また、このような画像形成方法においては、中間転写体や感光体からのトナーの記録媒体への画像の転移を良好なものとするため、密着加熱及び加圧後、中間転写体または感光体とトナー及び記録媒体を重ね合わせたままでトナーを冷却固化させ、その後、中間転写体または感光体とトナー及び記録媒体を剥離する技術が考案してある（例えば特許文献２〜４参照）。この方式は、冷却によりトナーと中間転写体や感光体とが剥離しやすくなるので、トナーの一部が中間転写体や感光体上に残るいわゆるオフセットを防止することができ、中間転写体や感光体にトナーの剥離を補助するためのオイルを塗布する必要がなくなるので、オイルレス化が可能になるという利点がある。
【０００６】
また、以下、転写定着装置に関して以下のものがある。特許文献５には、定着ベルトの表面硬度で、押し込み深さ２０μｍのユニバーサル硬さが、平均０．８２６〜２．０７８Ｎ／ｍｍ２としたものが記載されている。
特許文献６には、定着ベルトの表面硬度で、押し込み深さ４μｍと２０μｍのユニバーサル硬さに関して関係式を設定したものが記載されている。
【０００７】
特許文献７には、中間転写ベルト上で、転写と定着を同時に行うものが記載されている。
特許文献８には、ヒータ、及び、サイズにより可動の反射板内蔵の加熱ローラを持った転写定着装置が記載されている。
特許文献９には、中間転写ベルト、転写定着ローラ、及び、同ローラの表面を加熱するランプを持った画像形成装置が記載されている。
【０００８】
特許文献１０には、定着ローラの表面を加熱するランプ、及び、反射板を持った転写定着装置が記載されている。
特許文献１１には、定着ローラの表面を加熱するランプ、及び、反射板を持った転写定着装置。が記載されている。
特許文献１２には、熱ローラ定着前の予備加熱装置。赤外線ランプと、反射ミラーと、サイズに応じて角度調整可の記録媒体下面照射用の反射板が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−６３１２１号公報
【特許文献２】特開平５−１９６４２号公報
【特許文献３】特開平５−１０７９５０号公報
【特許文献４】特開平５−２４９７９８号公報
【特許文献５】特開２００３−２８０４３４号公報
【特許文献６】特開２００３−０９８８７１号公報
【特許文献７】特開２００２−３６５９３４号公報
【特許文献８】特開２０００−２９２９８６号公報
【特許文献９】特開２００４−１４５２６０号公報
【特許文献１０】特開２００４−１７０６９２号公報
【特許文献１１】特開平０９−２８１８３６号公報
【特許文献１２】特開２０００−３０５３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、本願発明者等が行った検討では、画像を形成する画像形成装置に転写定着同時方式を適用することによって、従来にくらべ中高濃度部においては、トナー画像の乱れやトナー同士のクーロン反発力に起因すると見られる中間調画像の品質の劣化は抑制できるものの、低濃度部（ハイライト領域）においてはトナーと接触する記録材表面の凹凸の影響が大きく、トナーと物理的に接触しない凹部は記録媒体に移行せず、特に表面が粗い記録材を使用した場合には記録紙への転写性が悪く、画像の劣化を改善するにはいたらないという結果となった。また中高濃度部においても、十分な低速動作状態では画素の乱れがなく、また光沢も均一な非常に良好な画像が得られるが、瞬間的に転写定着が行われる高速動作では転写性が悪いという問題点があることがわかった。
【００１１】
このような転写定着においては、中間転写体とトナー像とそして記録媒体である用紙とは一体となって密着するとともに加熱され、溶融したトナー個々が融着して用紙へ浸透して画像が定着する。しかし、トナー像を担持した中間転写体が硬い場合、定着時の接触面は紙等の記録媒体上の微小な凹凸に対しては追従しないので、密着接触ができず、したがって微小な光沢ムラ等の画質劣化という問題が生じる。
【００１２】
このような転写同時定着を用いた定着方法の高画質化には、中間転写部材に弾性層を設けてトナーと記録紙の密着させる必要がある。中間転写部材の表層に弾性層を有しない場合は、定着時の接触面は紙等の記録媒体上の微小な凹凸に対しては追従しないので、密着接触ができずに転写不良による画質劣化という問題が生じる。
【００１３】
そこで従来、定着部材表面のゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度等）に着目して前記問題を解決しようとする試みが色々なされてきた。しかし、実際はニップに低荷重を掛ける定着方式においては、前記異常画像が発生する。このことから、異常画像を防止するには一定以上の圧力が必要であることがわかる。そこで、異常画像を防止するために、ニップ形成部に高荷重を加えるようにすると、高荷重によって定着部材にたわみを発生させないようにするためには、比較的高い剛性を呈し得る芯金径あるいは芯金肉厚が必要になる。芯金径や芯金肉厚を大きくすると、芯金の熱容量が大きくなり、定着部材を昇温させる際に所定の温度に到達するまでの時間（以下、立ち上がり時間）が長くなる。そこで、立ち上がり時間を短くするため、予熱により定着部材をある程度の温度に維持し続けることも考えられるが、これは省エネルギーという観点からは好ましいものではない。
【００１４】
また、同時転写定着方式で高画質の画像を得るために、転写定着後に所定の冷却期間にわたり中間転写体と記録媒体を密着状態に維持することが、トナーの転写効率、ひいては画質にとって重要であることがわかっているが、機械の大型化や部品コスト等の問題からそれを実現することが難しい。しかも、昇温させた中間転写体をいったん冷却するので、再度加熱する必要があり、そのために立ち上がり時間が遅くなり、加熱後に冷却というサイクルのために消費エネルギーが増加する点も問題になる。また、低速動作での記録では冷却効果は得られるものの、高速記録時には記録媒体の進行が速いので冷却を行うのに必要な部材が大きくなり、装置の大型化や、強制冷却部材の追加による部品コストの増大等を招くという問題を生じる。
【００１５】
すなわち、以上述べたように、立ち上がり時間が短くて省エネルギーであることと、記録材表面の微小な凹凸の影響を受けない高品質な定着ができることとを、両立することは従来困難と考えられてきた。
【００１６】
本発明は、以上の問題にかんがみてなしたものであり、記録媒体表面の微小な凹凸の影響を受けない高品質な定着ができ、低温定着が可能でウォームアップ時間が短く、省エネルギー性に優れ、高画質、及び熱効率の観点からも良好な転写定着装置、該転写定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１の発明は、粉体により形成した画像を未定着状態で担持する転写定着部材と加圧部材との間に記録媒体を挟んで加熱、加圧することによって前記転写定着部材が担持した未定着状態の前記画像を前記記録媒体上に定着させる転写定着装置において、前記転写定着部材として、該転写定着部材の温度が定着時における前記加圧部材とのニップ部の温度である定着設定温度の時に、押し込み深さ２０μｍにおける該転写定着部材のユニバーサル硬さＨＵが圧接部の圧力とニップ時間に応じて１．８（Ｎ／ｍｍ２）以下の予め定めた値以下であるものを用いことを特徴とする転写定着装置である。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．２〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は４０ｍｓ以上であり、前記ユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、０．２＜ＨＵ≦１．８（Ｎ／ｍｍ２）という関係を満たすことを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．２〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は４０ｍｓ以上であり、前記ユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、０．２＜ＨＵ≦１．１（Ｎ／ｍｍ２）という関係を満たすことを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．３５〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は２０ｍｓ以上であり、前記ユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、０．２＜ＨＵ≦１．１（Ｎ／ｍｍ２）という関係を満たすことを特徴とする。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．３５〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は２０ｍｓ以上であり、前記ユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、０．２＜ＨＵ≦０．６（Ｎ／ｍｍ２）という関係を満たすことを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．５〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は１０ｍｓ以上であり、該転写定着部材表面の微小押し込み深さにおけるユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、０．２＜ＨＵ≦０．６（Ｎ／ｍｍ２）という関係を満たすことを特徴とする。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項１の転写定着装置において、ニップ部の平均圧力は０．６〜１Ｎ／ｍｍ２であり、ニップ時間は１０ｍｓ以上であり、該転写定着部材表面の微小押し込み深さにおけるユニバーサル硬さＨＵの値は、前記転写定着部材表面の押し込み深さ２０μｍにおいて、０．２＜ＨＵ≦０．６（Ｎ／ｍｍ２）という関係を満たすことを特徴とする。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、または７に記載の転写定着装置において、前記転写定着部材の前記未定着画像と接触する担持面に、前記未定着画像に対する剥離性を有する離型層を有し、該離型層の内側に弾性材料によって弾性層を形成したことを特徴とする。
【００２５】
請求項９の発明は、粉体により形成した画像を未定着状態で担持する転写定着部材と加圧部材との間に記録媒体を挟んで加熱、加圧することによって前記転写定着部材が担持した未定着状態の前記画像を前記記録媒体上に定着させる転写定着装置において、前記転写定着部材の弾性層厚が２００〜１０００μｍ、ＪＩＳ−Ａゴム硬度ＨＳ５〜３０、離型層厚が１〜３０μｍであることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０の発明は、粉体により形成した画像を未定着状態で担持する転写定着部材と加圧部材との間に記録媒体を挟んで加熱、加圧することによって前記転写定着部材が担持した未定着状態の前記画像を前記記録媒体上に定着させる転写定着装置において、前記転写定着部材の弾性層厚が２００〜１０００μｍ、ＪＩＳ−Ａゴム硬度ＨＳ５〜３０、離型層厚が１〜２０μｍであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１１の発明は、粉体により形成した画像を未定着状態で担持する転写定着部材と加圧部材との間に記録媒体を挟んで加熱、加圧することによって前記転写定着部材が担持した未定着状態の前記画像を前記記録媒体上に定着させる転写定着装置において、前記転写定着部材の弾性層厚が２００〜１０００μｍ、ＪＩＳ−Ａゴム硬度ＨＳ５〜３０、離型層厚が１〜１０μｍであることを特徴とする。
【００２８】
請求項１２の発明は、請求項６または７の転写定着装置において、前記転写定着部材の弾性層厚が２００〜１０００μｍ、ＪＩＳ−Ａゴム硬度Ｈｓ５〜３０、離型層厚が１〜３０μｍであることを特徴とする。
【００２９】
請求項１３の発明は、請求項１２の転写定着装置において、前記弾性層を、２００℃の熱に耐え得る耐熱性を有する弾性材料で形成したことを特徴とする。
【００３０】
請求項１４の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、または１３に記載の転写定着装置において、前記転写定着部材の加熱を、該転写定着部材の前記担持面とは逆側から行う加熱手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
請求項１５の発明は、請求項１４の転写定着装置において、前記弾性層の層厚が３００μｍ以下であることを特徴とする。
【００３２】
請求項１６の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、または１３に記載の転写定着装置において、前記転写定着部材の加熱を、該転写定着部材の前記担持面側から行う加熱手段を備えることを特徴とする。
【００３３】
請求項１７の発明は、請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、または１６に記載の転写定着装置において、前記離型層が、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）のうち少なくとも一つを成分として含んでいることを特徴とする。
【００３４】
請求項１８の発明は、請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、または１６に記載の転写定着装置において、前記離型層が、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を延伸したフィルムを融点以下の温度で圧縮し、該フィルムを巻回して熱融着させたチューブであり、押し込み深さ２０μｍにおけるユニバーサル硬度の差が０．１Ｎ／ｍｍ２以下であることを特徴とする。
【００３５】
請求項１９の発明は、請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、または１６に記載の転写定着装置において、前記離型層の層厚が３０μｍ以下であることを特徴とする。
【００３６】
請求項２０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、または１９に記載の転写定着装置において、前記画像を形成するために、少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有したトナーを用いることを特徴とする。
【００３７】
請求項２１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、または１９に記載の転写定着装置において、前記画像を形成するために、少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有し、離型剤成分が樹脂中に島状に分散され、離型剤の平均分散粒径が０．１〜１．０μｍであるトナーを用いることを特徴とする。
【００３８】
請求項２２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０または２１に記載の転写定着装置を用いた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、良好な転写を可能とし、形成される画像の劣化を防止しつつ、定着温度の低温化、比較的低圧での転写を可能とし、熱容量を小さくすることや、立ち上がり時間を速めること、さらには省エネルギー化を可能とする転写定着装置と、これを用いた画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１は本発明の実施対象となる画像形成装置の一例として、カラー複写機の構成を示す。この図により、構成、動作の概要を説明する。図示のカラー複写機１は、図示しない装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有している。画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置してあり、中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けてある。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置してある。
【００４２】
各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成してあり、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、１次転写装置７及びクリーニング装置８が配置してある。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容してある。
【００４３】
中間転写ベルト２は、駆動ローラ９と、従動ローラ１０に掛け回してあって、感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成となっている。従動ローラ１０と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングするクリーニング装置１１が設けてある。
【００４４】
この画像形成装置の動作を説明する。まず、例えば感光体３Ｙの表面を帯電装置４により一様に帯電させる。そして画像読取部からの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像を形成し、この静電潜像をイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化する。ついでこのトナー像に所定のバイアスを印加し、１次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に１次転写する。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成動作を行う。それぞれの色のトナー像を中間転写ベルト２上に順に転写して重ね合わせる。トナー像の転写後、感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去し、またトナー像の転写後に、図示しない除電ランプにより感光体３の電位を初期化し、次の作像工程に備える。
【００４５】
駆動ローラ９の近傍には、転写定着装置１２が設けてある。転写定着装置１２は、中間転写ベルト２上の画像としての未定着トナー像を転写する転写定着部材としての転写定着ローラ１
３と、転写定着ローラ１３とニップＮ（以下、ニップまたは転写ニップという）を形成する加圧部材または対向部材としての加圧ローラ１４を備えている。
【００４６】
転写定着ローラ１３は、詳細な図示は省略するが、アルミニウム等の金属によりパイプ状に形成した芯金にシリコーンゴム等の弾性層を設け、その表面に離型層をコーティングしてある。離型層には、トナーを保持し、転写紙等のシート状記録媒体と加圧接触するための離型性が必要であり、また耐熱性、耐久性に優れたものが好ましい。そのため、転写定着ローラ１３の表層は、耐熱離型層（四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のうち少なくとも一つを成分として含んでいる）で被覆した構成になっている。
【００４７】
また、転写定着ローラ１３の内部には転写定着ローラ１３上の画像を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ１５が設けてある。そして、転写定着ローラ１３の表面温度を測定するための非画像領域（ニップ下流部）に設けた図示しないサーミスタから得られる表面温度に基づいてハロゲンヒータ１５のオンオフをコントロールする温度コントローラ（図示しない）を設け、転写定着ローラ１３の温度を制御できるように構成してある。
【００４８】
一方、加圧ローラ１４は、転写定着ローラ１３と同様にアルミニウム等の金属により棒状あるいはパイプ状に形成した芯金１４ａの外周に、硬度が高いシリコーンゴム等の弾性層１４ｂを設け、その表層にテフロン（登録商標）等の離型層を形成してある。
【００４９】
給紙部１Ｂは、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、給紙トレイ１６内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１７と、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、用紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正した後、転写定着ローラ１３上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップＮに向けて送り出すレジストローラ対１９を有する。
【００５０】
感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト２上に１次転写されたトナー像Ｔ（以下、単にトナーともいう）は、図示しないバイアス印加手段により駆動ローラ９に印加されるバイアス（ＡＣ、パルス等の重畳を含む）により転写定着ローラ１３に静電気力で２次的に転写される。
【００５１】
中間転写ベルト２の転写定着ローラ１３に対する転写部（転写定着ローラ１３との対向部）と、最も上流側の感光体３Ｂに対する転写部との間には、中間転写ベルト２の熱を奪う冷却部材として冷却ローラ２１が設けてある。冷却ローラ２１は熱伝導率の高い材料で形成してあり、中間転写ベルト２に接触して回転し、転写定着ローラ１３からの熱を除去し、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが熱により劣化することを防止する。
【００５２】
中間転写ベルト２から転写定着ローラ１３に転写されたトナー像Ｔは、ニップＮで用紙Ｐに定着されるまで転写定着ローラ１３上において単独で加熱される。図示の転写定着方式は、トナーＴのみを予め加熱する過程が十分に得られるので、トナーＴと用紙Ｐを同時に加熱する従来方式に比べて加熱温度を低くできる。実験の結果、転写定着ローラ１３の温度が１１０〜１２０℃と低温でも十分な画質が得られることが確認された。
【００５３】
次に、このような転写定着装置で起こりうる、記録媒体の表面上の微小な凹凸に起因する転写不良等による不良画像の発生のメカニズムについて説明する。図２はトナーＴ、用紙Ｐ及び転写定着ローラ１３表面の微小な範囲の拡大断面模式図である。
【００５４】
図２（ａ）は、未定着トナーＴを担持した転写定着ローラ１３表面を示す。トナーの粒径Ｌ２は数μｍのであるのに対して、一般的な紙の表面は繊維の露出によりＬ１＝１０〜３０μｍ程度の凹凸を有している。転写定着ローラ１３上に転写されたトナーＴは加熱溶融されて用紙Ｐ上に定着されるが、用紙Ｐの表面の凹凸が大きい場合、図２（ｂ）に示すようにトナーＴと用紙Ｐの凸部ｐのみと接触し、凹部ｒとは接触しないので転写不良となる。この状態の実例（ドット欠け等と称する）の顕微鏡写真を図３に示す。一方、用紙Ｐの表面の凹凸が小さい場合、図２（ｃ）に示すようにトナーＴが凹部ｒとも接触しやすくなるので良好な転写定着される。この状態の実例の顕微鏡写真を図４に示す。なお図５は、図３のような凹凸の大きい記録紙と図４のような凹凸の小さい平滑紙との中間程度の凹凸を有する普通紙におけるトナーの付着状態を示す顕微鏡写真である。
【００５５】
すなわち、用紙Ｐとの密着性を向上させることが良好な転写定着を可能とすることになり、異常画像の発生を防止することになる。したがって、転写定着ローラ１３の表面が、用紙Ｐ表面上の凹凸ｐ、ｒに追従して変形し、トナーＴを凹凸ｐ、ｒに沿って接触させる、例えば図２（ｄ）のような状態を得ることが求められる。そのためには、転写定着ローラ１３の表層が、用紙Ｐの凹凸ｐ、ｒに充分追従するのに必要な微小領域での柔らかさを有している必要がある。
【００５６】
転写定着ローラ１３の表層が硬すぎる場合は、いくらニップ内で圧力をかけたとしても、記録媒体である用紙Ｐの微小な凹凸には追従できず、図２（ｄ）に示すような状態は得られない。逆に、転写定着ローラ１３の表層をいくら柔らかくしても、圧力が低すぎれば用紙Ｐの凹凸ｐ、ｒに追従させることができない。したがって、転写定着ローラ１３の表層の硬軟と一定以上の圧力印加とが同時に必要である。
【００５７】
ところで、溶融したトナーは凸部ｐで熱と圧力で用紙Ｐの繊維に浸透して定着される。よりいっそうトナーＴを溶融させ粘性を低下させた場合、転写定着性の若干の改善は見られるものの良好な画像を得るには至らない。この場合に、用紙Ｐの凹凸ｐ、ｒに追従させれば、転写されたトナーＴを溶融するための転写定着ローラ１３の表面温度を低温にできることがわかった。これは、転写定着ローラ１３の表面が用紙Ｐに密着できるので、確実に繊維とトナーを接触させることが可能となり、溶融されたトナーが浸透しやすくなった結果、過度にトナーを溶融する必要がなくなるためである。
【００５８】
このような、微小な領域での硬さはマクロ的な硬さの特性値であるゴム硬度では記述されず、ミクロ的な特性値であるユニバーサル硬さによって記述される。
【００５９】
本発明で転写定着部材の表面の硬さの指標として用いるユニバーサル硬さ（ＨＵ）について説明する。ユニバーサル硬さＨＵ（Ｎ／ｍｍ２）は、いわば荷重下での超微小硬さであり、ＨＵ＝荷重／測定端子が刺さった部分の断面積、で表される。これは、国際標準化機構ＩＳＯ１４５７７（ドイツ連邦規格ＤＩＮ  ５０３５９）に準拠している規格である。超微小領域での押し込み負荷時の荷重−変位挙動を連続的に記録することにより、従来の硬さ測定に比べると表面皮膜物性をより詳細に記述できるという特徴がある。
【００６０】
本願発明者は、図６に示すような転写定着装置で記録媒体の表面上の微小な凹凸に起因する転写性について検討し、転写定着ローラ１３の表層のユニバーサル硬さが転写性に影響を及ぼすことを突き止めた。
【００６１】
前述したように転写定着装置で発生する不良画像は、紙の微小な凹凸に対する画像表面の追従性が悪いときに生じる。この微小な凹凸とは、既に図３〜５で示したように、紙の表面を顕微鏡観察することによって確認できるが、標準的に用いている紙、例えば図５に示した比較的凹凸がおおきな普通紙（ＳＡＢＲＥ−Ｘ  平滑度２３秒）においては、１０〜３０μｍ程度の高さや間隔を持った凹凸である。
上質紙（リコー製タイプ６０００ペーパー  平滑度１００秒）においては凹凸は約半分であり、アート紙（ＮＢＳリコー製ＦＣ片面アート紙  平滑度６４５８秒など）と呼ばれる平滑な紙では１／１０程度である。
【００６２】
ここで上記平滑度の試験法は、Ｊ．ＴＡＰＰＩ  Ｎｏ．５−Ｂ方式による平滑度（王研式平滑度）である。これは、紙パルプ技術協会が標準化したものであって、ＪＩＳ規格ではないが準公式のものであり、紙関連業界において一般によく使用されている試験法である。  
【００６３】
また、その上に積層されるトナー画像の厚みもカラー画像で５〜２０μｍ程度である。そこで、定着
部材の表層硬度測定に、超微小硬さ測定である「ユニバーサル硬さ測定」を適用した。この硬さ測定では、皮膜の厚みが１μｍ以上あれば、規格下での硬さ評価ができるので、従来のマイクロゴム硬度計等では限界のあった１０〜２０μｍ程度の押し込み深さでの硬さ測定も可能である。ユニバーサル硬さは、前述した紙表面の凹凸の高さを考慮して、押し込み深さ２０μｍ時の測定値を採用した。また、ユニバーサル硬さは材料によっては温度依存性が大きいので、測定値は実際の定着温度でのものとした。
【００６４】
本願発明者が行った「ユニバーサル硬さ測定」について説明する。測定にはフィッシャースコープＨ１００微小硬度試験機（ヘルムートフィッシャー社）を使用した。定着部材をヒータ等の加熱源で加熱し、実際の定着温度に保持した状態で測定を行う。測定には正四角錐ダイヤモンド圧子であるビッカース圧子を用いる。ビッカース圧子をサンプルに垂直に押し込み、圧子の進入深さと荷重からユニバーサル硬さを計算する。正四角錐の対面角は１３６°であるため、ユニバーサル硬さ（ＨＵ）は次式で定義される。
HU[N/mm^2]
=F[mN]*10^(-3)/{26.43*(h[μｍ]*10^(-3))^2}
=(F[mN]*10^3)/(26.43*h[μｍ]^2)
【００６５】
本願発明者が行った実験について説明する。なお、実験においては測定端子にはビッカース圧子を使用した。図７に転写性を評価したチャートを示す。図７は、６００ｄｐｉの解像度で２ドット（ｄｏｔ）×２ドットの集合を、これと等間隔に配置した画像を形成して示したものである。転写性は画像濃度が１００％デューティー（ｄｕｔｙ）のようなトナーの集合体がべた画像ではトナー間の凝集力と記録媒体との接触部が確率的に大きくなるので転写性は良くなることがわかった。したがってハイライト部のようなトナーの集合体が小さくなるほど転写性が悪くなるので、そのような画像を用いて転写性を評価した。
【００６６】
その評価結果について説明する。転写性の評価は転写定着部材上のトナーを定型の粘着テープ等に転写し、その増加したトナー重量分を測定し、その重量に対し記録材へ転写後に残った転写定着部材上のトナー重量の割合から転写率を算出し、その値が９０％以上であれば許容範囲とした。記録材は表面粗さＲｚの値で３０μｍと凹凸が大きいＳａｂｒｅ−Ｘ８０を用いて測定した。この測定にはＶＫ８５００、Ｐｒｏｆｉｌｅ  Ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ（商標：株式会社キーエンス製）を用いた。なお表面粗さの定義と表示については、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１、ＩＳＯ４２８７−１９９７に準拠する。すなわち、最大高さを求める時の基準長さは０．２５ｍｍであり、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値をいう。
【００６７】
実験は８種類の転写定着ローラの表層部材でユニバーサル硬さを計測し、下記の実験条件で転写定着率を測定した。トナーは富士ゼロックス社製のＥＡトナーを用いた、またリコー製のＰｘＰトナー、キヤノン株式会社製のＳトナーで確認評価を行った。その結果は設定温度が±１０℃の範囲でほぼ同様であり、以下実施例はＥＡトナーの結果で説明する。これらのトナーにより、転写定着率に差が生じなった理由としては、粉体トナーはいずれもゴム弾性領域（粘度としては略１０＾３〜１０＾２Ｐａ・ｓ）で紙に定着することが知られており、十分に加熱された後に紙に転写定着される転写定着においては同様な挙動を示したことがわかる。
【００６８】
むろん、加熱しすぎにより液体まで粘度が低下すればホットオフセットと呼ばれる異常領域が発生するし、加熱が少ないと粉体形状を残したまま、紙への付着が極めて弱い状態となり、カラー発色も充分ではない未定着状態となる。すなわち、ゴム弾性領域となる熱量、温度に若干の差はあっても定着可能な粘度の領域はトナーによらず一定であり、その領域においては定着に必要な条件はニップ圧力とニップ時間となる。ニップ圧力は全体の平均圧力はむろん影響するが、紙、トナーの凹凸に応じた均等な圧力が高画質を得るために必要であり、微小な押し込み深さの表面硬度が重要となる。
【００６９】
各定着ローラの弾性層、離型層の層厚と転写率を表１に示す。表層がゴム２００、３００μｍのみで構成されたローラの硬度も比較として測定したが、いずれも０．２Ｎ／ｍｍ２という値であった。フッ素樹脂をどんどん薄く柔らかくした場合でも、この数値以下にすることは実現困難なことがわかる。
【００７０】
【表１】
2006047960.tif 000003
【００７１】
〔実験条件〕
・転写定着ローラ１３：φ５０ｍｍ、芯金：鉄＋表１の弾性層と離型層を有し、表面粗さ
：Ｒａ＝０．１〜１．０μｍ
・加圧ローラ１４：φ５０ｍｍ、表層：ゴム０．５ｍｍ＋ＰＦＡ３０μｍ：ＡｓｋｅｒＣ
９４、芯金：鉄
・総荷重：２００Ｎ
・平均面圧：０．２Ｎ／ｍｍ２
より加圧力を大きくすると転写率は向上するが、０．３５／ｍｍ２以上では転写率の向上はみられなかった。また、加圧力による部材の耐久性や熱容量を考慮するとこれ以下にすることが好ましい。ニップ部の平均面圧はその対象となるニップ部に加わる全荷重（Ｎ）を、その荷重によって構成されたニップ部の面積（ｍｍ２）で除して求められる値である。
・温度：１３０℃、定着性（描画試験法において評価）を満足する温度
・ニップ時間：４０ｍ秒を標準条件としたが、４０〜１００ｍ秒の範囲で転写性において
変化がないことを確認している。
【００７２】
以上の実験条件で実験を行った結果、転写定着性を許容できるのは、ＨＵ１．８［Ｎ／ｍｍ２］以下で、そうであれば転写定着性を満足する画像を得ることができた。さらに転写定着率９５％を越える画像は目視においても濃度差が少ない高画質であり、顕微鏡観察によってその優位性を確認した。
【００７３】
例えば図８は、ＨＵ＝１．０９［Ｎ／ｍｍ２］で、図３の例と同様に凹凸の大きい記録紙へのトナー転写を行った例の顕微鏡写真である。また、面圧が０．２Ｎ／ｍｍ２という比較的低面圧下の定着でも記録媒体表面の凹凸の影響を防止できるという事実が示された。
【００７４】
続いて、実験装置の線速を上げ、ニップ時間を２０ｍ秒とした。この状態では転写定着率が９０％を越えなかったため、総荷重を約倍増させ、平均面圧を０．３５Ｎ／ｍｍ２とした。ニップ時間は２０ｍ秒に線速をさらに上げることで調整した。
この結果を表２に示す。  傾向は表１と同様であるが、ＨＵ１．０９以下で９０％を越える転写定着率が確保でき、ＨＵ０．６以下では９５％を越える高画質が得られた。
【００７５】
【表２】
2006047960.tif 000004
【００７６】
続いて、さらに実験装置の線速を上げ、ニップ時間を１０ｍｓとした。荷重条件は、平均面圧０．３５Ｎ／ｍｍ２では、転写定着率が９０％を越えなかったため、平均面圧０．５Ｎ／ｍｍ２とした。この結果を表３に示す。ＨＵ０．５８以下で９０％を越える転写定着率が確保できた。
【００７７】
【表３】
2006047960.tif 000005
【００７８】
また、さらに荷重を増加させ、平均面圧０．６Ｎ／ｍｍ２として同様の実験を行った。この結果を表４に示す。ＨＵ０．５８以下で９５％を越える良好な転写定着率が得られた。
【表４】
2006047960.tif 000006
【００７９】
このようなユニバーサル硬さＨＵを達成するための材料構成としては、離型層にＰＦＡ３０μｍ以下、弾性層にＪＩＳ−Ａ３０Ｈｓのシリコーンゴムの場合、３００μｍが必要である。基本的に離型層に用いる材料の方が弾性層に用いる材料よりも剛性が高いので、離型層は耐久性を損なわない程度にできるだけ薄いことが求められる。一方、シリコーンゴムは厚いほどユニバーサル硬度が低くなるが、熱容量や画像表面への熱応答性を勘案した場合、３００μｍ以下が好適である。
【００８０】
ここで、離型層のフッ素樹脂は薄くするほど低ユニバーサル硬度化に有利なことがわかるが、特に高面圧で用いる条件下ではその耐久性において不利となってしまう。そこで高強度なフッ素樹脂層として、特開２００３−２５４３２４と同様に延伸されたフィルムを基に３周以上巻回し芯となる型を用いて圧着した後、型を除去することで作製されたＰＴＦＥチューブ５１を適用した（図１１参照）。
【００８１】
これは、延伸により樹脂の分子が配向し引っ張り強度が上昇するというフィルムでは良く知られた技術をその性質を残したまま、チューブ化するものである。３０，２０，１０μｍの厚さと２００，３００μｍのシリコーンゴムの組合せでその耐久性を１０万枚通紙相当の連続回転試験で評価したが、３０μｍのＰＦＡチューブと同等であった。また、そのユニバーサル硬度は表１とほぼ同じ結果であったが、巻回する基となるフィルムの厚さが２μｍを越えていると、ユニバーサル硬度でローラ内の巻きの継ぎ目に０．１２Ｎ／ｍｍ２以上の差が生じ、カラーのベタ画像ではその差が顕著となった。
よって、ユニバーサル硬度の差が０．１Ｎ／ｍｍ２未満の必要があることが確認された。
【００８２】
このように、転写定着ローラ１３の表面が記録材表面の微小な凹凸に追従して変形でき、転写定着ローラ１３の熱容量を抑えることができると、品質の高い定着が可能になり、立ち上がり時間の短縮と定着温度の低温化が実現でき、省エネルギー化を図れる。換言すると、省エネルギー、立ち上げ時間短縮のために低面圧としても、記録材表面の微小な凹凸に起因する転写性の低下による画質の乱れを防止でき、また低荷重化が可能となるので部材の耐久性の向上につながる。
【００８３】
また弾性層にシリコーンゴム使用することにより、転写定着ローラ１３の表層に必要な柔軟性と、一般的な定着設定温度（〜２００℃）に対する耐熱性を両立させることができる。また、弾性層の層厚を３００μｍ以下に抑えることで、定着ベルト２の熱容量を下げることができ、立ち上がり時間の短縮と省エネルギー化を実現できる。また、離型層がＰＴＦＥ、ＰＦＡまたはＦＥＰの少なくとも１つを含んでいるため、オイルレス定着工程における定着部材表層に必要な柔軟性とトナー離型性を両立させることができる。また、離型層の層厚を３０μｍ以下とすることにより、定着ベルト２の表面を記録媒体の微小凹凸に追従させることができ、良好な転写として画質劣化を防止できる。また、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したトナーを用い、含有するワックスによってオイルレスの定着工程においてもニップ出口での記録紙の剥離が容易になり、オイル塗布部材の必要をなくして部材コストの低減化を図れる。
【００８４】
すなわち、本発明の転写定着装置に対して、用いるトナーは、離型剤成分が結着樹脂中に島状に分散され、離型剤の平均分散粒径が０．１〜１．０μｍであることから、定着時に適量の離型剤がトナー表面に染み出して、耐オフセット性が優れる。例えば、離型剤の含有量が不十分なリコー製ｉｍａｇｉｏ  Ｃｏｌｏｒ５１００用のトナーではオフセットが多発して、安定した転写定着性を得ることができなかった。
【００８５】
離型剤を必要な大きさに分散させる方法として、樹脂とＷＡＸの相溶性を考慮した選択及び、離型剤の分散助剤も使用でき、離型剤分散剤の量においても制御できる。
【００８６】
本発明において、トナー中の全成分中の離型剤の量は、微粒子化された離型剤の平均分散径にも依存するが、通常２重量％〜１０重量％が適当で、２重量％を下回ると、所望するホットオフセット性が得られず、１０重量％を超えると、現像性や転写性が低下したり、感光体や帯電付与部材へのフィルミングか顕著になるため、いずれも好ましくない。
【００８７】
［ＴＥＭでの離型剤分散粒径測定］
本発明においては、離型剤の最大方向の粒径をもって離型剤分散径とした。具体的には、トナーをエポキシ樹脂に包埋して約１００ｎｍに超薄切片化し、四酸化ルテニウムにより染色した後、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により倍率１００００〜５００００倍で観察を行い、写真を撮影し、この写真を画像評価することにより、５０点の離型剤の分散状態を観察し分散径を測定し平均した。
【００８８】
本発明のトナーに用いる離型剤としては、融点が１１０℃以下の低融点の離型剤が、より離型剤として効果的に定着ローラやベルトとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラやベルトにオイルの如き離型材を塗布することなく高温オフセットを防止することが可能であることが分かった。
【００８９】
融点が１１０℃以上であると離型性の効果が十分でない。また融点が３０℃以下であると、トナーの耐ブロッキング性及び保存性が十分でなくなる場合があり、好ましくない。尚、本発明における離型剤の融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）による最大吸熱ピークとした。
【００９０】
また、本発明のトナーに用いる結着樹脂としては、本発明のトナーの特性を満足するものであれば、以下の組成のものを使用することができる。
例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体が挙げられる。
【００９１】
なお、本実施例の転写定着装置１２は、それ自体が未定着トナー像の被転写機能を有するものであり、未定着トナー像を保持した用紙等の記録媒体を単に加熱、加圧する従来の転写定着装置に対して転写型転写定着装置として位置付けられるものである。
【００９２】
なお図６に示した装置は、外部加熱を用いる本発明の転写定着装置、画像形成装置の一実施例としても捉え得る。そこで、一つの実施の形態として説明する。転写定着装置１２は図１の例と同様の構成なので、異なる構成を説明する。
【００９３】
転写定着ローラ１３及び加圧ローラ１４はアルミニウム等の金属製芯金の表面に、厚さ０．２〜０．５ｍｍ程度の弾性層と、厚さ１０〜３０μｍのフッ素系樹脂系材料であるＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型層とをコーティングして構成する。また、回転方向の２次転写ローラ２３とニップＮの間で転写定着ローラ１３の外部に転写定着ローラ１３表層上のトナー像を加熱する加熱手段２８を設け、反射板とハロゲンヒータで構成している。そして画像領域が加熱領域へ運ばれるタイミングに同期して加熱手段２８への通電をコントロールする図示しない温度コントローラにより制御を行う。
【００９４】
この実施例では、外部からトナー像を担持した転写定着ローラ１３を加熱するので、内部からの加熱方法と比較して立ち上がり時間が早いという特徴がある。したがって、上述したように弾性層を厚くすることが可能となり、記録材への追従性が向上し転写性をより向上させることが可能となる。
【００９５】
また、転写定着ローラ１３の弾性層より表面側から下層側に断熱層を用いて、加熱されたトナー及び転写定着ローラ１３表面の熱を芯金部へ伝導することを抑制することで、よりトナーの加熱や立ち上がり時間の短縮に有利となり好適である。
【実施例２】
【００９６】
なお、前記した各実施形態、実施例では中間転写体をベルトとしたが、図９に示すように円筒状の中間転写体２６を用いてもよい。
【実施例３】
【００９７】
図１０に第３の実施例を示す。本実施例の転写定着装置４１は、加熱ローラ３３と、芯金４２ａ及び弾性層４２ｂを有するローラ４２と、加熱ローラ３３とローラ４２に掛け回した転写定着ベルト４３を有している。芯金４４ａ及び弾性層４４ｂを有する加圧ローラ４４のローラ４２に対する圧接によりニップＮが形成され、加圧ローラ４４に対する転写定着ベルト４３の張力により弱加圧部Ｎａが形成される。
【００９８】
転写定着ベルト４３は、図示は省略するが、内側から基材層、弾性層、離型層と積層してあり、定着ベルトとしての基体には、耐熱性樹脂や金属から形成されたエンドレスのベルト状基体を用いている。耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイド、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を使用でき、金属ベルトの材質としては、ニッケル、アルミニウム、鉄等を使用できる。厚さは５０〜１２５μｍが望ましく、これより薄い場合は充分な強度が得られず、耐久性が低く、剛性が低くなり、回転するベルトの搬送性が悪くなる。逆に厚い場合は定着ベルト自体の熱容量が大きくなってしまうので、転写定着装置全体の高速な立ち上がりを阻害してしまう。定着ベルトの弾性層と離型層は上述した構成を用いることで良好な転写を得ること可能となる。転写定着部材にベルトを用いることでより低熱容量となり、立ち上がり時間の短縮が可能で、消費エネルギーの低減となる。
【００９９】
なお本実施例でも転写定着ベルト４３を内部から加熱する手段としてハロゲンヒータを用いたが、本発明においてはこれに限定するものではなく、誘導加熱方式等の他の方式でも採用でき、また外部から加熱する方法としても良い。また、紙種を平滑なコート紙に限定し、かつ請求項３４５で規定した柔らかな表層を用いることで、オフィス用途ではなく銀塩写真代替の画像形成装置とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施対象となる画像形成装置の一例として、カラー複写機の構成を示す図
【図２】トナー、転写定着ローラ表面、記録紙表面を拡大して示す図
【図３】図２（ｂ）に相当するドット欠け状態の顕微鏡写真を示す図
【図４】記録紙の表面の凹凸が小さく、良好な転写定着状態の実例の顕微鏡写真を示す図
【図５】中間程度の凹凸を有する普通紙におけるトナーの付着状態を示す顕微鏡写真を示す図
【図６】本願発明者が実験に用いた転写定着装置を示す図
【図７】転写性を評価したチャートを示す図
【図８】ＨＵ＝１．０９で凹凸の大きい記録紙へのトナー転写を行った例の顕微鏡写真を示す図
【図９】円筒状の中間転写体を用いた本発明の第２実施例を示す図
【図１０】転写定着ベルトを用いた本発明の第３実施例を示す図
【図１１】実施例のチューブの巻回時の形状を示す斜視図
【符号の説明】
【０１０１】
１：カラー複写機
１Ａ：画像形成部
１Ｂ：給紙部
２：中間転写ベルト
３：感光体
４：帯電装置
５：書き込み装置
６：現像装置
７：１次転写装置
８：クリーニング装置
９：駆動ローラ
１０：従動ローラ
１１：クリーニング装置
１２：転写定着装置
１４：加圧ローラ
１３：転写定着ローラ
１４ａ：芯金
１４ｂ：弾性層
１５：ハロゲンヒータ
１６：給紙トレイ
１７：給紙コロ
１８：搬送ローラ対
１９：レジストローラ対
２１：冷却ローラ
２３：２次転写ローラ
２８：加熱手段
３３：加熱ローラ
４１：転写定着装置
４２：ローラ
４２ａ：芯金
４２ｂ：弾性層
４３：転写定着ベルト
４４：加圧ローラ
４４ａ：芯金
４４ｂ：弾性層
Ｎ：ニップ
Ｎａ：弱加圧部
Ｐ：用紙
ｐ：用紙表面の凸部
ｒ：凹部
Ｔ：トナー、トナー像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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